ITGB2 和 ICAM3：预测脓毒症患者生存预后的关键分子

《Scientific Reports》：ITGB2 and ICAM3 predict increased survival of sepsis with decreased intercellular communication in cytotoxic CD8+?T cells

为探究脓毒症免疫相关关键基因，研究人员分析 GSE167363 和 GSE54514 数据集，结合单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术开展研究。结果发现 ITGB2、SELL 和 ICAM3 与脓毒症患者生存相关，这为改善脓毒症预后提供了潜在治疗靶点。

　　脓毒症，这个隐藏在暗处的健康杀手，悄无声息地威胁着无数人的生命。它是一种由感染引发的全身性炎症综合征，就像一场在体内肆虐的战火，能让多个器官系统陷入混乱，造成器官损伤甚至衰竭。据统计，全球每年约 20% 的死亡病例都与脓毒症有关，如此高的致死率，让它成为了悬在人们头顶的 “达摩克利斯之剑”。

目前，脓毒症的发病机制依旧是个未解之谜，这使得治疗手段的开发困难重重。不过，随着生物信息学的飞速发展，研究人员看到了新的希望，他们尝试利用各种测序技术挖掘脓毒症发病过程中的关键基因，期望找到改善患者预后的新方法。在众多参与脓毒症免疫反应的细胞中，细胞毒性 CD8⁺T 细胞（一种能分泌多种细胞因子，参与免疫反应，抵御外来病原体入侵的特异性 T 细胞）的作用备受关注，但目前对其在脓毒症中的作用机制以及与患者预后的关系了解甚少。

为了填补这些知识空白，浙江大学医学院附属邵逸夫医院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为脓毒症的治疗开辟了新的方向。

研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术和生物信息学分析方法。他们从 Gene Expression Omnibus（GEO）数据库获取了 GSE167363 和 GSE54514 数据集。其中，GSE167363 数据集来自人类外周血单个核细胞（PBMCs），包含 2 名健康对照者、2 名脓毒症幸存者和 2 名脓毒症非幸存者的样本；GSE54514 数据集则选取了 18 名健康对照者、26 名脓毒症幸存者和 9 名脓毒症非幸存者的 163 个全血 RNA 表达数据集 。

单细胞转录组分析

研究人员对 GSE167363 数据库中的 PBMCs 的 scRNA-seq 数据进行分析，通过主成分分析（PCA）和 t 分布随机邻域嵌入（t-SNE）算法，将 PBMCs 分为树突状细胞、B 细胞、活化的 CD4⁺T 细胞、自然杀伤（NK）细胞、幼稚 T 细胞、细胞毒性 CD8⁺T 细胞、血小板细胞和单核细胞等多个细胞簇。

细胞比例分析

对比健康对照者、脓毒症幸存者和非幸存者中不同细胞的比例，发现免疫细胞比例在这三组之间存在显著差异，进一步证实了免疫细胞在脓毒症发病机制中的重要作用。

细胞间相互作用评估

构建细胞间通讯网络，研究发现健康样本中细胞间相互作用大多发生在细胞毒性 CD8⁺T 细胞和单核细胞之间。而脓毒症幸存者中细胞毒性 CD8⁺T 细胞间的通讯相较于非幸存者有所减少，这表明细胞毒性 CD8⁺T 细胞间通讯增强可能与脓毒症患者生存率降低有关。

基因集富集分析（GSEA）

对脓毒症幸存者和非幸存者的细胞毒性 CD8⁺T 细胞进行 GSEA，结果显示两组细胞中富集的功能和通路存在差异，这体现了不同预后的脓毒症患者中细胞毒性 CD8⁺T 细胞的异质性。

差异表达基因（DEGs）分析

在 GSE167363 数据集的细胞毒性 CD8⁺T 细胞以及 GSE54514 数据集中分别筛选脓毒症幸存者和非幸存者的 DEGs，经过交集分析得到 12 个 DEGs。KEGG 富集分析表明，这些基因与细胞黏附分子通路显著相关，其中 ITGB2、SELL 和 ICAM3 在细胞黏附分子通路中表达下调。

相关性分析

通过单样本基因集富集分析（ssGSEA）和 Wilcoxon 检验，研究人员发现 CD8⁺T 细胞的丰度与 ITGB2、SELL 和 ICAM3 的表达呈负相关。并且，低表达 ITGB2、SELL 和 ICAM3 的细胞毒性 CD8⁺T 细胞对脓毒症患者的生存更为不利。

小鼠模型验证

构建盲肠结扎穿孔（CLP）诱导的脓毒症小鼠模型，对小鼠肺和肾组织进行 H&E 染色，结果显示模型小鼠肺部有大量炎症细胞浸润，部分肺泡融合成肺大疱，伴有间质充血和水肿；肾脏间质白细胞浸润明显，肾小球毛细血管充血，表明成功构建了脓毒症小鼠模型。对模型小鼠进行 qRT-PCR 检测，发现非幸存者的 ITGB2 和 ICAM3 表达水平显著低于幸存者，而 SELL 表达在两组间无显著差异。

综合上述研究结果，研究人员认为 ITGB2 和 ICAM3 可作为预测脓毒症患者生存率的生物标志物，它们主要通过减少细胞毒性 CD8⁺T 细胞间的通讯发挥作用。这一发现为改善脓毒症预后提供了潜在的治疗靶点，靶向调节这些分子有望开发出新的治疗策略，提高脓毒症患者的生存率和生活质量。不过，该研究也存在一定局限性，样本量较少且仅在小鼠模型中验证了关键基因的表达，细胞毒性 CD8⁺T 细胞在脓毒症中的作用机制还需深入探索，关键基因对脓毒症预后的预测意义也有待进一步在临床研究中验证。但即便如此，这项研究依旧为脓毒症的研究和治疗照亮了前行的道路，指引着科研人员不断探索，为攻克脓毒症这个难题不懈努力。